发布时间:2021-03-16 09:20 原文链接: 氧化还原滴定

  一. 氧化还原滴定曲线

   曲线绘制方法:①实验测得数据(电位计);

   ②从Nernst公式理论计算。

   以 Ce(SO4)2 到 Fe2+ (1mol/L H2SO4介质中)

   0.1000mol/L 20.00ml 0.1000mol/L

  为例,讨论滴定过程中 E 的计算方法。

   滴定反应为: Ce4+ + Fe2+ ⇌ Fe2+ + Ce3+

   半反应为: Ce4+ +e ⇌ Ce3+

   Fe3+ + e ⇌ Fe2+

  (一)滴定过程中溶液的电极电位的变化

  1. 滴定前 溶液的组成为 0.1000 mol/L Fe2+溶液。

  2. 滴定开始至化学计量点前

   在化学计量点前,溶液中存在有 Fe3+/ Fe2+ 和 Ce4+ /Ce3+ 两个电对, 此时:

   达平衡时,加入的 Ce4+ 几乎完全反应生成Ce3+ ,此时溶液中E 的计算利用电对Fe3+/ Fe2+计算 E 值。

   为简便计算,对于一般氧化还原反应(对称电对参与),可采用百分比代替浓度比:

   当加入19.98ml 0.1000mol/L Ce4+ 标准溶液(ET:-0.1%)时

   Fe3+: Fe2+:0.1%

  3. 化学计量点时

   化学计量点时, Ce4+和 Fe2+浓度都很小,且不易直接求得,但由反应式可知计量点时:

   ,

   又 此时达平衡时:

  即:

  对于一般氧化还原反应:

   n2Ox1 + n1Red2 ⇌ n2Red1 + n1Ox2

   (28)

  4. 化学计量点后

   此时 Ce(SO4)2 过量, Ce4+ 、Ce3+ 浓度均容易求得, 而Fe2+不易求得,故 此时按Ce4+ /Ce3+ 电对计算 E

  当滴入 Ce4+溶液 20.02ml 时,即 Ce4+ 过量 0.1%时:

   如此计算滴入不同百分数(或 体积) Ce4+ 时溶液对应的 E 值,以 E 值对 Ce4+滴入的百分数作图即得滴定曲线。

  (二)滴定曲线的讨论

  1. 滴定曲线突跃的长短 ∆ E0’ ­ ® 突跃­

   当 ∆E0’多大时,滴定曲线才有明显的突跃呢?一般地说: ∆E0’ > 0.2V 时,才能有明显的突跃范围:

   若 ∆E0’ 在 0.2—0.4 V之间,可采用电位法指示终点

   若 ∆E0’ > 0.4 V,可采用指示剂(或电位法)指示终点

  2. Esp 的位置——选择指示剂

   (对称电对,受 n 及E0’的影响)

   当 n1 = n2 时,化学计量点 Esp 应在滴定突跃的中点;

   若 n1 ¹ n2 时, 则 Esp 偏向电子转移数较多(n 值大)的电对的一方。

  例:在酸性溶液中,用 KMnO4 标液滴定 Fe2+ ,

  MnO4 -+ 5 Fe2+ + 8H+ ⇌ Mn2+ +5 Fe3+ + 4 H2O

   其突跃范围的 E 值为 0.94~1.48V,突跃中点应为 1.21V,说明 Esp 在突跃的上部 5/6 处,而不在突跃的中部。

   在选择指示剂时,应注意 Esp 在滴定突跃中的位置。

  二. 氧化还原滴定法指示剂

  指示终点的方法——指示剂法① 氧化还原指示剂

   ② 自身指示剂

   ③ 专属指示剂

  (一)氧化还原指示剂

   氧化还原指示剂是一些复杂的有机化合物,它们本身具有氧化还原性质,其氧化型与还原型具有不同的颜色。

  1. 作用原理

   In(Ox)+ ne ⇌ In(Red)

   A色 B色 (A色与B色不同)

  2. 指示剂变色的电位范围

   当 时, 指示剂呈中间色 EIn = EIn0’(V)

   当 时, 指示剂呈氧化型颜色

   当 时,指示剂呈还原型颜色

  因此,指示剂的变色范围为: (29)

  3. 选择依据

   对于反应: n2Ox1 + n1Red2 ⇌ n2Red1 + n1Ox2

   当滴定进行到99.9% 时:

  当滴定进行到计量点后100.1% 时:

  因此,指示剂的变色电位范围应包括在这两个值(即突跃范围)之间,即: (30)

   利用此式即可简便地依据突跃范围选择合适的指示剂。

  4. 常用氧化还原指示剂

  (1)二苯胺磺酸钠( [H]=1mol/L 时,E0’= 0.85V)

   反应的 n=2,变色电位范围:~

   即: 0.82 ~ 0.88 (V)

   当用 Ce4+ 标液滴定 Fe2+ 时,∆E 突跃在 0.86 ~1.26 V之间,若用二苯胺磺酸钠作指示剂,则变色范围与突跃范围重合很少,TE% 必很大,但若在0.5 mol/L H3PO4溶液中进行,则:

   突跃范围变为 0.79V ~1.26 V,此时 TE% 在误差范围要求之内。

  (2)邻二氮菲—Fe(Ⅱ) 分子式:C12H8N2

   配位反应: Fe(C12H8N2)32+ -e ⇌ Fe(C12H8N2)33+

   (还原型)深红色 浅蓝色(氧化型)

   E0’ = 1.06 V (1mol/L H2SO4中)

   实际变色在:1.12V 左右。

   E0’ 较高,适用于用 Ce4+ 滴定 Fe2+, 或用其它氧化剂作滴定剂时。

  (二)自身指示剂

   在氧化还原滴定中,可利用标准溶液(或 被滴定物质)本身的颜色变化指示终点,此指示剂称为自身指示剂。

   例: MnO4 -Mn2+

   紫红 稀溶液无色

  (三)专属指示剂

   某些试剂本身不具有氧化还原性,但它能与氧化剂 或 还原剂作用产生特殊颜色,从而指示终点到达。

  例:可用性淀粉溶液遇碘 (I3-) 生成蓝色配合物,反应很灵敏(I3-可小至10-5mol/L),因此,淀粉可用作碘量法的指示剂。

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